Vhdl y pld

PLD’s - VHDL

EDGAR CRUZ 20071020021 DANIEL VARGAS 20071020103

Presentado al profesor: DAGOBERTO RODRÍGUEZ

UNIVERSIDAD

DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

DISPOSITIVOS LOGICOS PROGRAMABLES (PLD’S) Los PLD’s son circuitos integrados en los que se pueden programar ecuaciones lógicas Booleanas, tanto combinatorias como secuenciales. Existen actualmente una gran variedad de estos chips,y algunos de ellos pueden contener hasta 10,000 compuertas lógicas. La importancia de esta tecnología radica en el hecho de que la mayoría de los equipos electrónicos modernos incluyen en su diseño PLD’s, por lo que todo profesional relacionado con el mantenimiento o fabricación de equipo electrónico deberá dominar dicha metodología. ¿ QUE SON LOS PLD’S ?

Estructura de un PLD En general un PLDes un circuito que puede ser configurado por el usuario para ejecutar una o varias funciones lógicas. Un PLD estándar está formado como lo muestra la gráfica siguiente. Los tipos estándar de PLD’s son: • PROM’s: son utilizados como elementos de memoria y tienen un arreglo fijo de compuertas AND (conocido como decodificador) seguido por un arreglo programable OR. • PAL’s: Estos dispositivos tienenun arreglo AND programable seguido de un arreglo fijo OR. • GAL’s: Estos chips están fabricados en base a tecnología CMOS, por lo que consumen mucho menos potencia y su principal ventaja es que son eléctricamente reprogramables. Además, sus salidas pueden también ser configuradas por el usuario. • PLA’s: Estos circuitos tienen ambos arreglos, AND y OR, programables, lo cual permite granflexibilidad en el diseño defunciones lógicas complejas y con gran cantidad de entradas/salidas. METODOLOGÍA DE DISEÑO El proceso de diseño lógico con PLD’s se resume en tres grandes etapas: 1. DISEÑO LÓGICO 2. IMPLEMENTACION DEL DISEÑO 3. VERIFICACIÓN DEL DISEÑO. Dentro de la primera etapa, los pasos involucrados son los mismos que en cualquier diseño digital, combinatorio o secuencial, y se puedensubdividir en los pasos siguientes: • DEFINIR EL PROBLEMA. • GENERAR UN DIAGRAMA A BLOQUES. • OBTENER TABLA DE VERDAD. • DERIVAR ECUACIONES LÓGICAS QUE DESCRIBEN LA OPERACIÓN DELDISEÑO. La implementación del diseño consiste en seleccionar y usar las herramientas, tanto de hardware y software, necesarias para la traducción de los resultados a un mapa de fusibles para la programación del chip. Esta faseconsiste en: • SELECCIÓN DEL PLD.

• HACER ARCHIVO DE ECUACIONES • CORRER SOFTWARE, COMO POR EJEMPLO EL OPAL (NATIONAL), PARAGENERAR ARCHIVO MAPA DEFUSIBLES. • CONFIGURAR PROGRAMADOR UNIVERSAL. • PROGRAMAR CHIP La etapa final consiste en la verificación del diseño en la cual la correcta programación del PLD es comprobada, por medio de técnicas de simulación. Los pasos de la verificación son: •GENERACIÓN DE VECTORES DEPRUEBA. • SIMULACIÓN DEL FUNCIONAMIENTODEL PLD EN LA COMPUTADORA, • PRUEBA FUNCIONAL DELDISPOSITIVO. • DOCUMENTACIÓN DEL DISEñO. PLD’S VS LÓGICA DISCRETA. La forma tradicional de implementar un circuito digital consiste en llevar a cabo el diseño lógico, seleccionar la familia lógica que se va utilizar (TTL, CMOS, ECL, etc.) y finalmente seleccionar los chips individualesque formaran el circuito final. Este método presenta diversos problemas, que se agravan conforme aumenta el grado de complexidad del circuito. Para ejemplificar estos problemas Supongamos que se requiere implementar el circuito siguiente utilizando lógica discreta o tradicional.

Circuito lógico de ejemplo. En primer lugar, al analizar este circuito (de poca complejidad) observamos que paraalgunas variables de entrada (B y C) se tienen hasta 7 niveles de retardo, y en otras (I y J) tan sólo 2 retardos. Esto ocasiona que unas señales lleguen primero que otras a la última compuerta del circuito, lo que causa errores en la operación del mismo. La solución típica es retardar la señal que llega primero, para esperar a las otras. Sin embargo, esta solución limita considerablemente la...